DE4022705A1

DE4022705A1 - Keramische maschine

Info

Publication number: DE4022705A1
Application number: DE4022705A
Authority: DE
Inventors: Hideo Kawamura
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1989-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1991-01-31
Anticipated expiration: 2010-07-18
Also published as: DE4022705C2; US5063881A; JPH0668247B2; JPH0350331A; CA2018632A1

Description

Die Erfindung betrifft eine mit Alkoholbrennstoff arbeiten de keramische Maschine.

In der JP OS 1 22 765/1984 ist eine herkömmliche wärmeisolie rende Maschine beschrieben, bei der ein keramischer Lauf büchsenkopf mit den oberen Teilen einer Zylinderlaufbüchse in einen Zylinderkopf eingepaßt ist.

Herkömmliche Zweitaktmaschinen schließen Maschinen mit Gleichstromspülung ein, die eine asymmetrische Spülung und einen Nachansaugbetrieb erlauben und bei denen die Maschinen auspuffventile in Auspufföffnungen im Zylinderkopf vorge sehen sind, oder Auspufföffnungen im gesamten Umfang der obe ren Teile der Zylinderlaufbüchse vorgesehen sind, während die Spülöffnungen im gesamten Umfang der unteren Teile der Zylin derlaufbüchse ausgebildet sind, so daß ein Mischstrom aus Spülluft und Abgas vermieden werden kann, und der Spül- und Ansaugwirkungsgrad erhöht werden kann.

Eine wärmeisolierende Zweitaktmaschine wird im allgemeinen so ausgebildet, daß die Kurbelkammern als Kompressoren ar beiten.

Die Umweltverschmutzung durch das Abgas von einer Maschine haben zu einer öffentlichen Diskussion geführt, so daß mit Alkohol arbeitende Maschinen in der jüngsten Zeit eine größ ere öffentliche Aufmerksamkeit gefunden haben. Bei mit Alkohol arbeitenden Maschinen ist der Anteil an Kohlendioxid und Karbiden im Abgas verglichen mit den Abgasen von Maschi nen sehr niedrig, die Benzin und Leichtöle als Brennstoffe verwenden.

Bei einer Zweitaktmaschine, die mit Alkohol als Brennstoff arbeitet, ist jedoch die Zündbarkeit des Brennstoffes gerin ger. Verglichen mit Benzin und Leichtöl benötigt Alkohol nämlich eine größere Menge an latenter Wärme für seine Ver gasung. Benzin benötigt beispielsweise eine latente Wärme von 0,7% seines Heizwertes, während Alkohol eine latente Wärme von 5% seines Heizwertes benötigt. Alkohol hat nämlich die Eigenschaft, daß er schwierig zu vergasen ist. Wenn da rüberhinaus Alkohol von Alkoholeinspritzern, d.h. Brennstoff einspritzdüsen, in die Luft im Ansaugkanal eingespritzt wird, dann nimmt die Temperatur der angesaugten Luft ab, wobei dann, wenn der mit angesaugter Luft in diesem Zustand ge mischte Alkohol in die Verbrennungskammern eingeführt wird, die Zündverhältnisse des gasförmigen Gemisches notwendiger weise beeinträchtigt sind.

Wenn daher eine wärmeisolierende Maschine, die Alkohol als Brennstoff verwendet, so ausgebildet wird, daß die Tempera tur des Maschinenblockes insgesamt auf einen hohen Wert an steigt, um die Wärme von der auf hoher Temperatur befindlichen Wandoberfläche abzugeben, und die latente Wärme zur Vergasung dem angesaugten Alkohol zuzuführen, um diesen zu vergasen, dann wird die Vergasung des Alkohols gefördert und kann ein aus gezeichnetes gasförmiges Gemisch erzeugt werden.

Wenn jedoch die Temperatur der Maschine insgesamt auf einen hohen Wert zunimmt, kann Öl nicht in den Kurbelgehäusen auf genommen werden. Bei einer derartigen wärmeisolierenden Zwei taktmaschine werden gewöhnlich verschiedene Maßnahmen zur Schmierung getroffen, um die Drehgleitteile eines Kurbel zapfens einer Kurbelwelle und der Teile mit größerem oder klei nerem Durchmesser der Verbindungsstangen zu schmieren, damit diese Unzulänglichkeit beseitigt wird. Wenn die Gleitteile auf hohe Temperaturen während der Gleitbewegungen der Kolben ringe und der Zylinderlaufbüchsen kommen, kann ein Festfressen auftreten. Bei einer derartigen Maschine besteht daher die Schwierigkeit, für eine Schmierung dieser gleitenden Teile zu sorgen.

Bei einer Zweitaktmaschine erfolgt der Luftansaug- und Aus pufftakt in der folgenden Weise. Wenn die Auspuffventile geöffnet werden, um das Abgas über die Auspufföffnungen abzugeben, dann treten Druckwellen, d.h. impulsförmige Wellen in den Zylindern auf, so daß das Abgas zwangsweise herausgedrückt wird. Folglich tritt frische Luft in die unte ren Zylinderteile ein, die in Unterdruckzonen strömt, die auf der Rückseite des Abgases auftreten. Da die unteren Zylinder teile verglichen mit dem Zylinderkopf nicht auf eine so hohe Temperatur erhitzt sind, wird die frische Luft nicht so sehr von der Temperatur der Innenflächen beeinflußt. Das macht es möglich, insbesondere eine wärmeisolierende Maschine in vor teilhafter Weise zu betreiben, da dann, wenn ein Zweitakt betrieb durchgeführt wird, um frische Luft über die unteren Zylinderteile anzusaugen, der Durchsatz der Spülluft oder der Saugluft nicht abnimmt.

Durch die Erfindung sollen die oben beschriebenen Schwierig keiten beseitigt werden und soll eine keramische Maschine ge schaffen werden, die so ausgebildet ist, daß sie neben der Eigenschaft von Alkohol, daß er schwierig zu vergasen ist und daher eine große Menge an latenter Wärme für seine Verga sung benötigt, von der Eigenschaft von Alkohol Gebrauch macht, daß dieser eine Schmierwirkung auf keramisches Ma terial hat, und die die Vergasung des Alkohols dadurch för dert, daß der Maschinenblock insgesamt mit den Zylinderlauf büchsen und den Kolbenköpfen auf einer hohen Temperatur ge halten wird. Es soll verhindert werden, daß die gleitenden oder drehgleitenden Teile der Zylinderlaufbüchsen, der Kol benringe, der Verbindungsstangen und der Kurbelwelle durch den Alkohol korrodieren, indem diese Teile aus einem kerami schen Material statt einem metallischen Material gebildet sind, das durch Alkohol korrodiert werden würde. Es soll weiterhin eine Alkoholschmierung dadurch erfolgen, daß der Alkohol zunächst in die Kurbelkammern durch die Brennstoff versorgungseinrichtung, beispielsweise Alkoholeinspritzer, eingeführt wird, die im Ansaugkanal vorgesehen sind, durch die die angesaugte Luft in die Kurbelkammern geleitet wird, so daß die gleitenden oder drehgleitenden Teile der Kurbel welle und der Verbindungsstangen mit dem Alkohol geschmiert werden, und der Alkohol anschließend davon in die Verbren nungskammern eingeführt wird, wodurch die gleitenden Teile der Kolbenringe und der Zylinderlaufbüchsen mit dem Alkohol geschmiert werden.

Durch die Erfindung soll insbesondere eine keramische Ma schine geschaffen werden, die aus Rollagern aus einem kera mischen Material, die in den Drehgleitteilen aus keramischem Material der Zylinderlaufbüchsen, der Kurbelwelle und den Teilen mit größerem und kleinerem Durchmesser der Verbin dungsstangen eingebaut sind, Ansaugöffnungen, die in den unteren Zylinderlaufbüchsenteilen ausgebildet sind, so daß sie im Abstand in Umfangsrichtung angeordnet sind, ersten Ansaugkanälen, die eine Verbindung dieser Ansaugöffnungen und der Kurbelkammern erlauben, Brennstoffversorgungsein richtungen wie beispielsweise Alkoholeinspritzern, die in zweiten Ansaugkanälen vorgesehen sind, durch die Ansaug luft in die Kurbelkammern eingeführt wird, und Alkohol zündeinrichtungen besteht, die in den Verbrennungskammern vorgesehen sind, wobei die Ausbildung derart sein soll, daß Alkohol von den Ansaugöffnungen, die in Umfangsrichtung in den unteren Zylinderlaufbüchsenteilen vorgesehen sind, die sich in der Nähe der unteren Totpunkte der Kolben befin den, den Zylindern geliefert werden kann, während dieser mit Ansaugluft gemischt wird und Schmierfilme bilden kann, die aus Flüssigkeitsfilmen aus nichtvergasten oder zerstäubten Anteilen des Alkohols bestehen, der sich auf den Oberflächen der Laufbüchsen und auch auf den Oberflächen der Kolben schürzen niederschlägt, nachdem mit angesaugter Luft gemisch ter Alkohol in die Kurbelkammern eingesaugt ist, wobei diese Schmierfilme die gleitenden Teile zwischen den Zylinderlauf büchsen und den Kolbenringen oder Kolbenschürzen während des ansteigenden Hubs der Kolben schmieren und Schmierfilme auf den Innenflächen der Zylinderlaufbüchsen zurückbleiben und diese Gleitteile während des absteigenden Hubs der Kolben schmieren.

Die Gleitkontaktteile der Bauteile aus einem keramischen Material unterliegen einer Zwischen- oder Grenzschichtschmie rung. Wenn der Reibungswiderstand hoch wird, lösen sich die das keramische Material bildenden Teilchen und werden die Gleitkontaktteile mit den abfallenden keramischen Teilchen geschmiert. Um die Reibung zwischen den Teilen aus kerami schem Material bei einer Gleitbewegung zu verringern, ist es bevorzugt, ein Fluid in den Poren in den Oberflächen der Teile aus einem keramischen Material zu halten. Die Flüssig keitsfilme, die oben erwähnt wurden, wirken als Fluid, das in den Poren der keramischen Oberflächen gehalten wird, wo bei diese flüssigen Filme als Schmierfilme wirken, und ein gleichmäßiges Gleiten der Bauteile aus keramischem Material bezüglich der Gleitbewegungen der Zylinderlaufbüchsen und Kolbenringe oder Kolbenschürzen während des ansteigenden Hubs der Kolben unterstützen. Diese Schmierfilme bleiben weiterhin auf den Innenflächen der Zylinderlaufbüchsen und unterstützen ein gleichmäßiges Gleiten dieser Gleitteile während des absteigenden Hubes der Kolben.

Wenn Alkohol als Brennstoff von den Ansaugkanälen in die Kurbelkammern gemischt mit angesaugter Luft angesaugt wird, dann wird der Brennstoff in Form von Nebel beibehalten oder in Nebel aufgrund der Drehbewegung der Kurbelwelle umgewan delt, wobei die nicht vergasten oder zerstäubten Anteile des Alkohols sich auf den Oberflächen der Kolbenschürzen zur Bildung von Schmierfilmen aus Alkohol niederschlagen, mit denen die oben erwähnten Gleitteile nach Maßgabe der hin- und hergehenden Bewegungen der Kolben geschmiert werden.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine keramische Maschine mit keramischen Rollenlagern, die in den Drehgleitteilen eines Zapfens der Kurbelwelle und den Teilen mit größerem Durchmesser der Verbindungsstangen eingebaut sind, und mit Rollenlagern geschaffen werden, die in die Drehgleitteile des Zapfens und die Teile mit kleinerem Durchmesser der Ver bindungsstangen eingebaut sind, wobei der Alkohol, der in die Kurbelkammern angesaugt wird, die Schmierung der Dreh gleitteile der Kurbelwelle und der Teile mit größerem und kleinerem Durchmesser der Verbindungsstangen unterstützt, ohne diese zu korrodieren, was eine Verbesserung der Gleit charakteristik dieser Teile, eine gleichmäßige Umwandlung der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben in eine Dreh bewegung der Kurbelwelle und eine höhere Maschinenausgangs leistung erlaubt.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine keramische Maschine geschaffen werden, bei der wärmeisolierendes Material an der unteren Außenfläche eines Zylinderkopfes und an den äußeren Umfangsflächen der oberen Teile der Zylinderlaufbüchsen an geordnet ist, da Alkohol eine hohe latente Wärme zur Verga sung, verglichen mit Benzin und Leichtöl, benötigt und schwierig zu vergasen ist, so daß durch diesen wärmeisolie renden Aufbau der Maschinenblock als ganzes auf einer hohen Temperatur gehalten wird, um die Vergasung des Alkohols zu fördern, der Alkohol, der in den Kurbelkammern gesammelt wird, in Nebelform gehalten wird oder in Nebelform mit den Bewegun gen der Kurbelwelle und der Verbindungsstangen gebracht wird, um nach und nach vergast zu werden, und in die Verbrennungs kammern geleitet und verbrannt wird, wobei ein gasförmiges Gemisch aus angesaugter Luft und Alkohol in die Kurbelkammern eingeführt wird, um den Druck darin auf einen hohen Wert zu bringen und ein Durchblasen des Gases zu verhindern.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine keramische Maschine geschaffen werden, bei der wärmeisolierendes Material an der unteren Außenfläche eines Zylinderkopfes und an den Außen flächen der oberen Teile der Zylinderlaufbüchsen angebracht ist, Ansaugöffnungen in den unteren Teilen der Zylinderlauf büchsen ausgebildet sind, um angesaugte Luft von einem Nied rigtemperaturbereich in die Zylinder einzuführen, so daß der Zylinderkopf einen Hochtemperaturbereich bildet, was es er laubt, daß die angesaugte Luft, d.h. die Frischluft, vom Ein fluß der Wärme vom Hochtemperaturbereich frei ist, da die unteren Zylinderteile einen Niedrigtemperaturbereich bilden, und somit trotz der Tatsache, daß die Maschine eine wärme isolierende Maschine ist, keine Wärmeausdehnung der Luft auf tritt, die eine Beeinträchtigung des Durchsatzes der ange saugten Luft bewirken würde.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine keramische Maschine mit Gleichstromaufbau geschaffen werden, bei der Auspuff ventile in einem Zylinderkopf vorgesehen sind, die ein Spülen mit Luftströmen bewirken kann, die in eine bestimmte Richtung bezüglich der Mittellinie des Zylinders strömen und das Abgas wirkungsvoll über Auspufföffnungen abgeben kann, wonach Ansaugluft in den Zwischenraum auf der Rücksei te der Impulswellen des Abgases eingeführt wird, so daß ein Unterdruckbereich mit angesaugter Luft gefüllt wird, wodurch der Luftstrom in eine einzige Richtung geht und dadurch die Abnahme in dem Ansaugwirkungsgrad so gering wie möglich ge halten werden kann, da die angesaugte Luft von den unteren Teilen der Zylinderlaufbüchsen in die Verbrennungskammern selbst dann eingeführt wird, wenn die Temperatur der Wände des Zylinderkopfes und der oberen Zylinderteile hoch ist, so daß der Maschinenwirkungsgrad erhöht werden kann.

Durch die Erfindung soll schließlich eine keramische Maschine geschaffen werden, bei der Rückschlagventile an den Teilen vorgesehen sind, an denen die Kurbelkammern und die zweiten Ansaugkanäle, in die die angesaugte Luft von außen einge führt wird, miteinander in Verbindung stehen, wodurch ein Rückstrom eines Fluides von den Kurbelkammern in die zweiten Ansaugkanäle verhindert wird.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein be sonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine Teilschnittansicht des Ausfüh rungsbeispiels der erfindungsgemäßen keramischen Maschine.

Die in der Zeichnung dargestellte keramische Maschine ist eine Maschine mit Gleichstromspülung, die mit Auspuffven tilen 1 in einem Zylinderkopf 3 und mit Ansaugöffnungen 20 in den unteren Teilen der Zylinderlaufbüchsen 4 versehen ist, die in Umfangsrichtung beabstandet sind, und die als Zwei taktmaschine arbeitet, indem sie die Kurbelkammern 12 als Kompressoren verwendet, so daß eine Spülung durch die Luft ströme erfolgt, die in eine bestimmte Richtung bezüglich der Mittellinie der Zylinder strömen, um dadurch den Wirkungs grad der Maschine zu erhöhen.

In dieser keramischen Maschine ist der Zylinderkopf 3 fest am Zylinderblock 6 über Dichtungen 22 angebracht, und sind die Kopflaufbüchsen, die aus den in einem Stück ausgebilde ten unteren Flächenteilen 5 des Zylinderkopfes und den obe ren Teilen 9 der Zylinderlaufbüchsen bestehen, fest in eine Bohrung 41 im Zylinderkopf 3 über wärmeisolierende Dichtun gen 10 eingepaßt. Diese Kopflaufbüchsen bilden die Verbren nungskammern 8 und bestehen aus einem keramischen Material wie beispielsweise Zirkonoxid, ZrO₂, Siliziumnitrid Si₃N₄, Siliziumkarbid SiC und Aluminiumtitanat, wobei sich die Kopflaufbüchsen insbesondere durch ihre Hitzebeständigkeit auszeichnen. Die wärmeisolierenden Dichtungen 10 bestehen aus einem wärmeisolierenden Material wie beispielsweise Aluminiumtitanat und Kaliumtitanat und sind zwischen der Bohrung 41 im Zylinderkopf 3 und den Außenflächen der Kopf laufbüchsen angeordnet. Aufgrund des Einbaus dieser wärme isolierenden Dichtungen 10 bilden die oberen Teile der Ver brennungskammern 8 wärmeisolierende Konstruktionen, so daß eine Wärmeverteilung von den oberen Teilen der Verbrennungs kammern auf den Zylinderkopf 3 vermieden wird. Die Aus pufföffnungen 2, die in den Unterflächenteilen des Zylinder kopfes 5 ausgebildet sind, die aus wärmeisolierenden Kon struktionen bestehen, sind mit Ventilsitzen 24 versehen, auf denen Auspuffventile 1 vorgesehen sind. Der Zylinder kopf 3 ist weiterhin mit Zündkerzen 35 als Einrichtungen zum Zünden eines gasförmigen Gemisches aus Luft und Alkohol versehen.

Die Zylinderlaufbüchsen 4, die die Zylinder bilden, sind in Bohrungen 23 eingepaßt, die im Zylinderblock 6 ausgebildet sind. Wärmeisolierende Dichtungen 21 aus einem wärmeisolie renden Material sind zwischen den oberen Zylinderlaufbüch senteilen 9 und den Zylinderlaufbüchsen 4 vorgesehen, um eine Übertragung der Wärme der oberen Zylinderlaufbüchsen teile 9 auf die Zylinderlaufbüchsen 4 zu verhindern. Die Verbrennungskammern 8 sind von den Zylinderkopflauf büchsen aus den unteren Zylinderkopfteilen 5 und den oberen Laufbüchsenteilen 9, den Zylinderlaufbüchsen 4 und den Köpfen der Kolben 7 umschlossen. Die Zylinderlaufbüchsen 4, die Gleitflächen 28 liefern, an denen die Kolben 7 entlang hin- und herbewegt werden, bestehen aus einem keramischen Material, das mit Alkohol nicht reagiert, wie beispielsweise Zirkon oxid ZrO₂ oder Siliziumkarbid SiC. Diese keramische Maschine verwendet Alkohol als Brennstoff. Wenn somit die Zylinderlauf büchsen 4, die die Gleitflächen 28 liefern, aus einem kera mischen Material wie Siliziumnitrid Si₃N₄ bestehen, dann wird das Siliziumnitrid in dem im Alkohol enthaltenen Wasser während der Gleitbewegung, d.h. bei anliegender Last ge schmolzen. Das Siliziumnitrid reagiert dann mit dem Wasser zur Bildung eines Silizids, so daß die Zylinderlaufbüchsen 4 verschleißen. Derartige Zylinderlaufbüchsen sind daher nicht bevorzugt. Es ist folglich bevorzugt, daß die Zylinder laufbüchsen 4 aus den oben erwähnten keramischen Materialien gebildet sind, die während ihrer Gleitbewegungen nicht schmelzen. An der unteren Seite des Zylinderblockes 6 ist eine Kurbelkammer 12 ausgebildet, die aus einem Teil des Zylinderblockes 6 und einem Kurbelgehäuse 16 besteht, das in einem Stück am unteren Teil des Zylinderblockes 6 be festigt ist. Die Kolben 7, die in den Zylindern, d.h. den Zylinderlaufbüchsen hin- und herbewegt werden können und in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellt sind, weisen Kolbenkopfteile 34 und Kolbenschürzenteile 36 auf, wobei die Kolbenkopfteile 34 wärmeisoliert aus einem wärmeisolierenden Material wie beispielsweise Zirkonoxid ZrO₂ oder Aluminium titanat und einem keramischen Material gebildet sein können.

Kolbenringe 27 sind in Nuten in den Kolben 7 eingepaßt. Da diese Kolbenringe 27 gleitende Teile wie die Zylinder laufbüchsen 4 sind, bestehen die Gleitflächen der Kolben ringe 27 aus einem keramischen Material wie beispielswei se Zirkonoxid ZrO₂ und Siliziumkarbid SiC, das nicht mit dem Brennstoff Alkohol reagiert, wie es bei den Zylinder laufbüchsen 4 der Fall ist. Solange die Gleitflächen der Kolbenringe 27 aus dem oben erwähnten keramischen Material bestehen, kann ein ausreichender Effekt erzielt werden, selbst wenn die Körper der Kolbenringe nur mit diesem kera mischen Material beschichtet sind.

In der oben beschriebenen keramischen Maschine ist der Zylinderblock 6 an seinem unteren inneren Umfangsteil mit ringförmig in Umfangsrichtung verlaufenden Ansaugöffnungen 38 versehen, die den Ansaugöffnungen 20 in den Zylinderlauf büchsen 4 gegenüber angeordnet sind. Erste Ansaugkanäle 18, über die die Kurbelkammern 12 mit den Ansaugöffnungen 38 in Verbindung stehen, sind so ausgebildet, daß Ansaugluft in die Ansaugöffnungen 38 eingeführt werden kann. Die Kurbel kammern 12 sind mit Verbindungsöffnungen 37 in den Kurbel gehäusen 16 versehen und die Verbindungsöffnungen 37 enthal ten Rückschlagventile 13, die aus Leitungsventilen bestehen und so arbeiten, daß sie einen Rückstrom der Druckluft in den Kurbelkammern 12 zu den zweiten Ansaugkanälen 39 ver hindern. Die zweiten Ansaugkanäle 39 sind mit Alkoholein spritzern 11 versehen, um Alkohol mit angesaugter Luft in die Kurbelkammern 12 zu saugen.

Die zweiten Ansaugkanäle 39 stehen mit einem nicht darge stellten Auflader, beispielsweise einem Turbolader, und einem Kompressor in Verbindung. Aufgrund dieses Aufbaues wird der in die zweiten Ansaugkanäle 39 eingespritzte Brennstoffalko hol mit der angesaugten Luft gemischt und wird das sich er gebende gasförmige Gemisch durch die Rückschlagventile 13 in den Verbindungsöffnungen 37 in die Kurbelkammern 12 ge saugt. Das gasförmige Gemisch, das in die Kurbelkammern 12 gesaugt wird, wird von den Verbindungsöffnungen 33 zwischen den Endabschnitten der Zylinderlaufbüchsen 4 und den Zylin dern 23 im Zylinderblock 6 in das Innere der Zylinder, d.h. die Verbrennungskammern 8 über die ersten Ansaugkanäle 18, die Ansaugöffnungen 38 und die Ansaugöffnungen 20 gesaugt.

Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Aufbau hat das darge stellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen keramischen Maschine den folgenden Aufbau. Um die Kolben 7 hin- und her zu bewegen, sind die Teile 29 mit kleinerem Durchmesser der Verbindungsstangen 25 damit so verbunden, daß die Teile 29 mit kleinerem Durchmesser drehbar gleiten können. Die Kolben stifte 17 sind in Bohrungen 30 in den Ansätzen der Kolben 7 so befestigt, daß die Kolbenstifte 17 drehbar gleiten können, und die Teile mit kleinerem Durchmesser 29 der Verbindungs stangen 25 sind mit den Kolbenstiften 17 so verbunden, daß die Teile 29 mit kleinerem Durchmesser drehbar gleiten können. Rollager aus Rollelementen sind zwischen den Kolbenstiften 17 und den Bohrungen 30 für die Kolbenstifte und zwischen den Teilen 29 mit kleinerem Durchmesser der Verbindungsstangen 25 und den Kolbenstiften 17 vorgesehen. Diese Rollager bestehen aus Kugellagern aus keramischen Kugeln 14, die die Rollelemen te bilden. Die Ansätze mit den Bohrungen 30 für die Kolben stifte und die Teile 29 mit kleinerem Durchmesser der Ver bindungsstangen 25 bilden daher Bauteile, die den äußeren Laufringen von herkömmlichen Kugellagern äquivalent sind, während die Kolbenstifte 17 Bauteile bilden, die den inneren Laufringen äquivalent sind.

Die Teile 40 mit größerem Durchmesser der Verbindungsstangen 25 sind mit Kurbelstiften 19 der Kurbelwelle so verbunden, daß die Teile 40 mit größerem Durchmesser drehbar gleiten. Rollenlager aus Rollelementen sind nämlich zwischen den Innenflächen der Bohrungen 31 für die Kurbelstifte in den Teilen mit größerem Durchmesser der Verbindungsstangen 25 und den Außenflächen der Kurbelstifte 19 vorgesehen. Diese Rollenlager sind aus keramischen Rollen 15 aufgebaut, die - die Rollelemente bilden. Die Teile 40 mit größerem Durch messer, die mit den Bohrungen 31 für die Kurbelstifte ver sehen sind, bilden daher Bauteile, die den äußeren Laufrin gen von üblichen Rollenlagern äquivalent sind, während die Kurbelstifte 19 Bauteile bilden, die den inneren Laufringen äquivalent sind.

Um die Kurbelwelle drehbar in den Lagerteilen 32 für den Zylinderblock 6 zu befestigen, sind Rollager aus Rollelemen ten zwischen den Außenflächen der Kurbelzapfen 26 der Kur belwelle und den Innenflächen der Lagerteile 32 vorgesehen. Diese Rollager bestehen aus Rollenlagern aus keramischen Rollen 15, die die Rollelemente bilden. Die Lagerteile 32 des Zylinderblockes 6 bilden daher Bauteile, die den äußeren Laufringen herkömmlicher Rollenlager äquivalent sind und die Kurbelzapfen 26 bilden Bauteile, die den inneren Laufringen äquivalent sind.

Bei der erfindungsgemäßen keramischen Maschine wird somit Alkohol als Brennstoff in die Kurbelkammer 12 eingeführt, wie es oben beschrieben wurde. Es ist daher bevorzugt, daß die Kugellager und die Rollenlager, die oben beschrieben wurden, aus einem keramischen Material wie beispielsweise Zirkonoxid ZrO₂ und Siliziumkarbid SiC bestehen, wie es auch bei den oben erwähnten Bauteilen mit Gleitflächen der Fall ist.

Claims

1. Keramische Maschine gekennzeichnet durch
einen Zylinderblock (6),
keramische Zylinderlaufbüchsen (4), die in Bohrungen im Zylinderblock (6) eingepaßt sind, so daß Zylinder gebildet sind,
Kurbelkammern (12), die mit dem unteren Teil des Zylinder blockes (6) an den unteren Seiten der Zylinderlaufbüchsen (4) gebildet sind,
einen Zylinderkopf (3), der am Zylinderblock (6) befestigt ist,
Auspufföffnungen (2), die im Zylinderkopf (3) ausgebildet sind,
Auspuffventile (1), die zum Öffnen und Schließen der Auspuff öffnungen (2) vorgesehen sind,
Ansaugöffnungen (20), die an den unteren Umfangsteilen der Zylinderlaufbüchsen (4) ausgebildet sind,
erste Ansaugkanäle (18), die eine Verbindung zwischen den Ansaugöffnungen (20) und den Kurbelkammern (12) ermöglichen, Kolben (7), die in den Zylinderlaufbüchsen (4) hin- und her bewegt werden können,
Kolbenstifte (17), die in die Kolben (7) eingesetzt sind, Verbindungsstangen (25), die drehbar an den Teilen mit klei nerem Durchmesser an einem Endabschnitt mit den Kolbenstiften (17) verbunden sind,
eine Kurbelwelle, die drehbar mit den Teilen mit größerem Durchmesser am anderen Ende jeder Verbindungsstange (25) so verbunden ist, daß sie sich in die Kurbelkammern (12) er streckt,und die an beiden Enden drehbar am Zylinderblock (6) gehalten ist,
Rollager aus keramischen Rollelementen, die in den drehglei tenden Teilen der Kurbelwelle und den Teilen mit größerem Durchmesser der Verbindungsstangen (25), den drehgleitenden Teilen, an denen die Kurbelwelle drehbar am unteren Teil des Zylinderblockes (6) gehalten ist, den drehgleitenden Teilen der Kolbenstifte (17) und den Teilen mit kleinerem Durchmes ser der Verbindungsstangen (25) vorgesehen sind,
zweite Ansaugkanäle (39), durch die Ansaugluft in die Kurbel kammern (12) eingeführt wird,
Brennstoffversorgungseinrichtungen zum Liefern von Alkohol als Brennstoff von den zweiten Ansaugkanälen (39) in die Zy linder über die Kurbelkammern (12) und die ersten Ansaugkanä le (20) und
Zündeinrichtungen, die in den Verbrennungskammern vorgesehen sind und den Alkoholbrennstoff zünden können.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Brennstoffversorgungseinrichtungen aus Alkoholeinspritzern bestehen, die in den zweiten Ansaug kanälen (39) vorgesehen sind.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Teile, über die die Kurbelkammern (12) und die zweiten Ansaugkanäle (39) miteinander in Ver bindung stehen, so ausgebildet sind, daß ein Rückstrom eines Fluides von den Kurbelkammern (22) zu den zweiten Ansaug kanälen (39) verhindert ist.

4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rollenlager, die in den drehglei tenden Teilen der Kurbelwelle und den Teilen mit größerem Durchmesser der Verbindungsstangen (25) und in den drehglei tenden Teilen, an denen die Kurbelwelle drehbar am unteren Teil des Zylinderblockes (6) gehalten ist, aus Rollenlagern bestehen, die aus keramischen Rollen gebildet sind.

5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rollager in den drehgleitenden Teilen der Kolbenstifte (17) und in den Teilen mit kleinerem Durch messer der Verbindungsstangen (25) aus Kugellagern bestehen, die aus keramischen Kugeln gebildet sind.

6. Keramische Maschine gekennzeichnet durch
einen Zylinderblock (6),
keramische Zylinderlaufbüchsen (4), die in Bohrungen im Zylinderblock (6) gepaßt sind, um Zylinder zu bilden,
Kurbelkammern (12), die mit dem unteren Teil des Zylinder blockes (6) an der unteren Seite der Zylinderlaufbüchsen (4) ausgebildet sind,
einen Zylinderkopf (3), der am Zylinderblock (6) befestigt ist,
Bohrungen, die im Zylinderkopf (3) ausgebildet sind,
Zylinderkopflaufbüchsen, die aus den Unterflächenteilen (5) des keramischen Zylinderkopfes, die mit Auspufföffnungen (2) versehen sind und aus den oberen Teilen (9) der kerami schen Zylinderlaufbüchsen bestehen, die in einem Stück mit den Unterflächenteilen (5) des Zylinderkopfes ausgebildet sind, und die in den Bohrungen vorgesehen sind,
wärmeisolierende Dichtungen (10), die zwischen den Zylinder kopflaufbüchsen und den Bohrungen im Zylinderkopf (6) vorge sehen sind, und aus einem wärmeisolierenden Material bestehen,
Auspuffventile (1), die zum Öffnen und Schließen der Auspuff öffnungen (2) vorgesehen sind,
Ansaugöffnungen (20), die in den unteren Umfangsteilen der Zylinderlaufbüchsen (4) vorgesehen sind,
erste Ansaugkanäle (20), die eine Verbindung zwischen den Ansaugöffnungen (20) und den Kurbelkammern (12) erlauben,
Kolben (7), die in den Zylinderlaufbüchsen (4) hin- und her bewegt werden können,
Kolbenstifte (17), die in die Kolben (7) eingesetzt sind,
Verbindungsstangen (25), die drehbar an den Teilen mit kleinerem Durchmesser an einem Ende jeweils mit den Kol benstiften (17) verbunden sind,
eine Kurbelwelle, die drehbar mit den Teilen mit größerem Durchmesser am anderen Ende jeder Verbindungsstange (25) verbunden sind, so daß sie sich in die Kurbelkammern (12) erstreckt, und die drehbar an beiden Enden am Zylinder block (6) gehalten ist,
Rollager aus keramischen Rollelementen, die in den dreh gleitenden Teilen der Kurbelwelle und den Teilen mit größe rem Durchmesser der Verbindungsstangen (25), in den dreh gleitenden Teilen, an denen die Kurbelwelle drehbar am un teren Teil des Zylinderblockes (6) gehalten ist, und in den drehgleitenden Teilen der Kolbenstifte (17) und den Teilen mit größerem Durchmesser der Verbindungsstangen (25) vorgesehen sind,
zweite Ansaugkanäle (39), über die Ansaugluft in die Kurbel kammern (12) eingeführt wird,
Brennstoffversorgungseinrichtungen zum Zuführen von Alkohol als Brennstoff von den zweiten Ansaugkanälen (39) in die Zylinder über die Kurbelkammern (12) und die ersten Ansaug kanäle (20) und Zündeinrichtungen, die in den Verbrennungs kammern vorgesehen sind, und den Alkoholbrennstoff zünden können.